建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Y? $
'&nQ~=3 使用工具箱：基本工具箱 Cu!]-c{
p-r[M5;-^Q 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ;W]9DBAB
j^%N:BQ& 自由空间传输距离：10mm w+wtr[;wwL
.TCDv4? VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 %/ctt_p0x
9s1^hW2%Q 1) 脉冲传输 jweX"G54R
[X91nU z# 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 #qFY`fVf1 53 -O wjpx
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： :a^/&LbLm 2) 复数场 o{hX?,4i
dyk(/# *7W 传输时间用 来表示 SF`(`h0e
+~~2OU L 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 }*C*!?pcd
)*`h)`\y 脉冲的载波频率为 p{}4#+-<#H
w {"1V7| 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： xP,b/T #a Xdw pn+7s 3) 时间傅里叶变换 B%tWi
I]DD 5l}\ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： On54!m @mmnr?_w 类似的定义同样适用于复数场 a9UXg< 4
$
nHD,h 4) 包络函数 v` {N0 R
#wo
*2 ( VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： a HVzBcCPh 其对应的频域谱为： >,E^ R `y
!-.GfI:q 
b\"w/'XX
'_^T]f r} 1) 构建脉冲光源 &
+*OV:[; 1Qu@pb ^ ^5.XQ 0n PS:高斯脉冲光谱窗口 6JDaZh" =K
&!OEd ] 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 DzQ
DY9]$h*y 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 iaCV8`&q%
a&V;^ / STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Dnl<w<}ZU:
!?(7g2NP) STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) TS#[[ ^!S
Z &Ciy n STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) m3TR}=n
NC#F:M;b STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) d&[RfZ`
<^'{=A>
STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 LP=j/qf|
fT|A^ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 W*t]
d
>WIc" y. 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm Vv45w#w;
5&V=$]t 
%VH, (}i
^J5{quV 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 0z8?6~M;< 
=9X1 +x PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 0Gc@ AG{
6) 点击
，进行光程分析 tqZ+2c<W3 *y!O\-\S#> PS1：左图为相位vs频率图 )63
$,y-;$
+yp:douERi PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) <;6{R#Tuh
pA 6KiY & 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 jY FJk&c PS1：时间偏移量为33.3656ps p 1'l D
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 njF$1? )sq `o JQA$UD PS:在中心位置处测量光场随波长变化 n7cy[ %yT
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 x}yl Rg`[
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 eF,F <IJT{
f9W:-00QD PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 4b`E/L}2
PS：电场振幅在时域中的分布 gvA}s/
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 e@ Lxduq
IT1YF.i PS:转换为真实的场 x,!Dd
PS：将包络函数转换为真实场 n^Ca?|}
,
11) 其它场测量工具 _^r};}- }
kh5a >OX 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 94rSB}b.O YQn<CjZ8af PS：在输出光场上划定线段 l1)~WqhE}
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 u^~7[OkE
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 _&uJE&xl}
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 At'CT5=
m&:&z7^ p L"qJZU
QQ：2987619807
